回收合成革行業(yè)廢水中二甲基甲酰胺的滲透汽化膜的篩選、制備和耦合工藝開(kāi)發(fā).pdf

1、二甲基甲酰胺(DMF)是一種廣泛用于合成革,醫(yī)藥等領(lǐng)域的有機(jī)溶劑。其在使用后形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％-25%的廢水,在排放前需要進(jìn)行處理并對(duì)其中的DMF進(jìn)行回收。傳統(tǒng)的回收方法是精餾,但是存在能耗大的缺陷。作為一種新興的節(jié)能技術(shù),滲透汽化可以用于代替精餾工藝或者與其耦合以達(dá)到降低能耗和減小DMF回收成本的目的。
　　三種不同交聯(lián)度的商品化PVA材質(zhì)滲透汽化復(fù)合膜(HPV-1005、HPV-1015和HPV-1050)和一種NaA分子篩膜

2、被用于分離DMF/H2O混合物。通過(guò)考察料液組成,實(shí)驗(yàn)溫度和膜后側(cè)壓力對(duì)膜分離性能的影響,篩選出適宜于該分離體系的膜并確定其最佳操作條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三種高分子膜中,HPV-1050最適宜于DMF/H2O體系的分離。在DMF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,實(shí)驗(yàn)溫度為60℃且膜后側(cè)壓力小于6kPa的條件下,PVA-1050膜的分離性能最佳。其通量可達(dá)0.59kg·m-2·h-1,分離因子為33。對(duì)于NaA分子篩膜,DMF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),最佳的操作

3、條件為實(shí)驗(yàn)溫度70℃,膜后側(cè)壓力小于6kPa,此時(shí)滲透通量和分離因子分別為0.41kg·m-2·h-1和19.7。
　　在商品化滲透汽化膜篩選的基礎(chǔ)上,以聚乙烯醇(PVA)和丙烯酰胺(AAm)為原料,合成了不同接枝度的PVA接枝PAAm共聚物(PVA-g-PAAm),用粘度法測(cè)定了不同接枝度共聚物的粘均分子量。通過(guò)接觸角方法,紅外光譜(FT-IR)和熱重分析(TGA)對(duì)自制均相膜進(jìn)行表征。結(jié)果表明對(duì)PVA的改性是成功的,膜的親水性

4、,機(jī)械性能及熱穩(wěn)定性都得到較大的改善和提高。然后以0.2μm的α-Al2O3為支撐體成功制備出兩種PVA-g-PAAm/α-Al2O3滲透汽化復(fù)合膜并將其用于DMF/H2O混合體系的滲透汽化分離。考察了料液組成和實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)膜分離性能(滲透通量、分離因子)的影響。滲透汽化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:接枝度為92%的PVA-2/α-Al2O3的分離性能最好。隨著料液中DMF質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5%增加至50%,PVA-2/α-Al2O3的滲透通量由0.71kg·m

5、-2·h-1減小到0.28kg·m-2·h-1。三種膜的分離因子在DMF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)達(dá)到最大值。隨實(shí)驗(yàn)溫度增加,膜的滲透通量隨之增大,而分離因子都有所減小。
　　最后,應(yīng)用AspenPlus?軟件對(duì)滲透汽化-精餾耦合過(guò)程進(jìn)行模擬分析,計(jì)算出不同耦合方式的能耗和成本。與單純的間歇精餾相比,滲透汽化與間歇精餾耦合工藝有很好的節(jié)能效果。隨著進(jìn)塔DMF質(zhì)量分?jǐn)?shù)從30%增加到70%,耦合過(guò)程可節(jié)能34.5%-60.0%。通過(guò)成本計(jì)算得